IT201900018521A1

IT201900018521A1 - PUMP, MICROPLASTIC FILTERING SYSTEM AND WASHING MACHINE INCLUDING SUCH A SYSTEM

Info

Publication number: IT201900018521A1
Application number: IT102019000018521A
Authority: IT
Inventors: Giovanna Cavazzini
Original assignee: Univ Degli Studi Padova
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-10

Description

POMPA, SISTEMA DI FILTRAGGIO MICROPLASTICHE E MACCHINA DI PUMP, MICROPLASTIC FILTERING SYSTEM AND MACHINE OF

LAVAGGIO COMPRENDENTE UN TALE SISTEMA WASHING INCLUDING SUCH A SYSTEM

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente invenzione si riferisce al settore dei sistemi di aspirazione e filtraggio liquidi contenenti impurità di dimensioni micrometriche, come ad esempio microplastiche. The present invention relates to the sector of suction and filtering systems for liquids containing impurities of micrometric dimensions, such as for example microplastics.

L’invenzione trova applicazione preferita alle macchine di lavaggio dotate di una pompa di scarico e filtri per la raccolta di impurità. The invention finds its preferred application to washing machines equipped with a drain pump and filters for collecting impurities.

STATO DELL’ARTE STATE OF THE ART

Al giorno d’oggi si stima che ogni anno una quantità compresa tra 4.8 a 12.7 milioni di tonnellate di plastica inquini gli oceani, i mari e le coste di tutto il mondo. Nowadays it is estimated that every year between 4.8 and 12.7 million tons of plastic pollutes the oceans, seas and coasts around the world.

L’origine di queste microparticelle è molteplice: una quota parte di esse è intenzionalmente inserita nei prodotti per motivazioni di vario genere (cosmetici, tinture, ecc..), mentre un’altra quota parte deriva dalla degradazione di prodotti come pneumatici, plastica, fibre sintetiche o tessuti. In particolare le fibre sintetiche e altre particelle di origine tessile sono rilasciate nell’ambiente dall’acqua di scarto delle lavatrici domestiche e sono troppo piccole per essere trattenute non solo dai filtri delle lavatrici ma anche dagli stessi impianti di depurazione delle acque. Ne consegue che queste microparticelle entro nell’ecosistema, vengono assorbite dalla fauna e quindi possono finire anche nella stessa catena alimentare degli uomini con impatti devastanti a lungo termine. The origin of these microparticles is manifold: a part of them is intentionally inserted in the products for various reasons (cosmetics, dyes, etc.), while another part derives from the degradation of products such as tires, plastic, synthetic fibers or fabrics. In particular, synthetic fibers and other particles of textile origin are released into the environment from the waste water of domestic washing machines and are too small to be retained not only by the filters of the washing machines but also by the water purification plants themselves. It follows that these microparticles enter the ecosystem, are absorbed by the fauna and therefore can also end up in the same food chain as humans with long-term devastating impacts.

La principale strategia proposta per ridurre il rilascio di microparticelle nelle acque di scarico è quella di migliorare il sistema di filtraggio, ad esempio riducendo le maglie del filtro. Queste soluzioni presentano, tuttavia, dei limiti. The main strategy proposed to reduce the release of microparticles in waste water is to improve the filtering system, for example by reducing the filter mesh. However, these solutions have limitations.

Innanzi tutto, il miglioramento del filtraggio comporta delle perdite di carico nel sistema di pompaggio posto a monte del filtro, con conseguente aumento significativo dei consumi energetici del sistema di pompaggio. First of all, the improvement of the filtering involves pressure drops in the pumping system placed upstream of the filter, with a consequent significant increase in the energy consumption of the pumping system.

Inoltre queste soluzioni risultano generalmente più difficili da manutenere. Nel caso di filtri a maglie, più sono fitte le maglie del filtro, più questo diventa difficile da pulire. Inoltre, per evitare che durante la pulizia le microplastiche vengano reintrodotte nelle acque di scarico, il filtro dovrebbe essere cambiato con una frequenza maggiore. Furthermore, these solutions are generally more difficult to maintain. In the case of mesh filters, the denser the meshes of the filter, the more difficult it becomes to clean. Also, to prevent microplastics from being reintroduced into the wastewater during cleaning, the filter should be changed more frequently.

Altre soluzioni adottate in ambito domestico per ridurre il rilascio di microparticelle di plastica nelle acque di scarico, prevedono l’uso di appositi dispositivi che vengono inseriti all’interno della macchina di lavaggio. Ad esempio, sul mercato vengono vendute delle bustine in rete in cui vengono inseriti i vestiti da lavare. Le buste permettono il passaggio dell’acqua ed il lavaggio dei vestiti, ma trattengono eventuali fibre che vengono disperse dai vestiti a causa dell’azione di lavaggio. Queste soluzioni, tuttavia, non sono molto efficaci nel trattenere le microplastiche, in quanto la presenza di una rete molto fine ostacola il passaggio dell’acqua e, dunque, riduce l’azione di lavaggio. Other solutions adopted in the home to reduce the release of plastic microparticles in waste water, involve the use of special devices that are inserted inside the washing machine. For example, net bags are sold on the market in which clothes to be washed are placed. The bags allow the passage of water and the washing of clothes, but retain any fibers that are dispersed from the clothes due to the washing action. These solutions, however, are not very effective in retaining microplastics, as the presence of a very fine mesh hinders the passage of water and, therefore, reduces the washing action.

È dunque sentita la necessità di soluzioni efficienti per filtrare impurità micrometriche, in particolare microplastiche, presenti all’interno di liquidi, in modo tale da impedirne il loro rilascio nell’ambiente. The need is therefore felt for efficient solutions to filter micrometric impurities, in particular microplastics, present within liquids, in such a way as to prevent their release into the environment.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE PURPOSE AND SUMMARY OF THE INVENTION

Alla luce di quanto sopra, il problema alla base della presente invenzione è quello migliorare l’efficienza dei sistemi di filtraggio di liquidi noti e delle apparecchiature e/o impianti che ne fanno uso. In light of the above, the problem underlying the present invention is to improve the efficiency of known liquid filtering systems and of the equipment and / or plants that use them.

Nell’ambito di tale problema, uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di filtraggio che permetta di trattenere particelle micrometriche in modo efficiente e senza eccessivo incremento dei consumi energetici rispetto ai sistemi di filtraggio noti. Within this problem, an object of the present invention is to provide a filtering system that allows to retain micrometric particles efficiently and without excessive increase in energy consumption compared to known filtering systems.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di filtraggio in grado di trattenere particelle micrometriche, e che sia facilmente manutenibile. Another object of the present invention is to provide a filtering system capable of retaining micrometric particles, and which is easily maintained.

Ancora, è scopo della presente invenzione presentare una macchina di lavaggio che riduca il rilascio di microplastiche nelle acque di scarico senza richiedere un eccessivo incremento dei consumi energetici. Furthermore, it is an object of the present invention to present a washing machine which reduces the release of microplastics in the waste water without requiring an excessive increase in energy consumption.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una macchina di lavaggio che riduca il rilascio di microplastiche nelle acque di scarico senza significativo incremento della manutenzione del sistema di filtraggio. Another object of the present invention is to provide a washing machine which reduces the release of microplastics in the waste water without significantly increasing the maintenance of the filtering system.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante una pompa centrifuga, un sistema di filtraggio ed una macchina di lavaggio che incorporano le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione. These and other objects of the present invention are achieved by means of a centrifugal pump, a filtering system and a washing machine which incorporate the characteristics of the attached claims, which form an integral part of the present description.

In accordo con un suo primo aspetto, l'invenzione riguarda dunque una pompa centrifuga comprendente le caratteristiche della rivendicazione 1. In accordance with a first aspect thereof, the invention therefore relates to a centrifugal pump comprising the characteristics of claim 1.

La particolare conformazione delle pale consente di convogliare un liquido in ingresso verso il condotto di scarico della pompa creando flussi secondari in grado di accorpare microparticelle plastiche presenti nel liquido in ingresso alla pompa, in agglomerati di dimensioni millimetriche o superiori. Tali agglomerati, presenti nel condotto di scarico della pompa, sono filtrabili in modo più efficiente rispetto alle particelle microplastiche, dunque tale pompa risulta vantaggiosamente utilizzabile in un sistema di filtraggio che debba filtrare impurità micrometriche. The particular shape of the blades allows to convey an incoming liquid towards the pump discharge duct, creating secondary flows capable of grouping plastic microparticles present in the liquid entering the pump, in agglomerates of millimeter or larger dimensions. These agglomerates, present in the pump discharge duct, can be filtered more efficiently than the microplastic particles, therefore this pump is advantageously usable in a filtering system that must filter micrometric impurities.

Secondo un secondo aspetto, l’invenzione ha per oggetto un sistema idraulico comprendente una pompa come sopra indicato ed un dispositivo di filtraggio posto a valle del condotto di scarico della pompa. According to a second aspect, the invention relates to a hydraulic system comprising a pump as indicated above and a filtering device located downstream of the pump discharge duct.

Vantaggiosamente, il dispositivo di filtraggio è atto a filtrare particelle che presentano almeno una dimensione uguale o superiore al millimetro. Ad esempio il dispositivo di filtraggio può essere un filtro a maglie con maglie di dimensioni superiori al millimetro. Tale filtro, pertanto, lascerà passare particelle di dimensione inferiore al millimetro. Advantageously, the filtering device is adapted to filter particles having at least a size equal to or greater than one millimeter. For example, the filtering device can be a mesh filter with mesh sizes greater than one millimeter. This filter, therefore, will allow particles smaller than a millimeter to pass through.

Questa soluzione consente un filtraggio efficace di particelle plastiche di dimensioni micrometriche (da 1 a 999 micron) presenti nel liquido in ingresso alla pompa. La conformazione della palettatura della girante, infatti, consente di creare flussi secondari che raggruppano le particelle di dimensioni micrometriche in agglomerati di dimensioni millimetriche o superiori che possono poi essere filtrati con maggior facilità. This solution allows an effective filtering of plastic particles of micrometric dimensions (from 1 to 999 microns) present in the liquid entering the pump. The conformation of the impeller blades, in fact, allows to create secondary flows that group the particles of micrometric dimensions into agglomerates of millimeter or greater dimensions that can then be filtered more easily.

Secondo un ulteriore aspetto, l’invenzione ha per oggetto una macchina di lavaggio comprendente un sistema idraulico comprendente una pompa centrifuga con le caratteristiche della rivendicazione 1 ed un dispositivo di filtraggio. According to a further aspect, the invention relates to a washing machine comprising a hydraulic system comprising a centrifugal pump with the characteristics of claim 1 and a filtering device.

Ancora, secondo un altro aspetto, l’invenzione è diretta ad un metodo per filtrare impurità di dimensioni micrometriche, ad esempio microplastiche, che sfrutta una pompa centrifuga in grado di accorpare tali impurità in agglomerati di dimensioni millimetriche che possono essere filtrate mediante un dispositivo di filtraggio, come un filtro a maglie, in grado di trattenere impurità che presentano almeno una dimensione maggiore o uguale al millimetro. Still, according to another aspect, the invention is directed to a method for filtering impurities of micrometric dimensions, for example microplastics, which exploits a centrifugal pump capable of grouping such impurities in agglomerates of millimeter dimensions which can be filtered by means of a device of filtering, such as a mesh filter, capable of retaining impurities having at least a dimension greater than or equal to one millimeter.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati. Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of some of its preferred embodiments, made with reference to the attached drawings.

Le differenti caratteristiche nelle singole configurazioni possono essere combinate tra loro a piacere secondo la descrizione precedente, qualora ci si dovesse avvalere dei vantaggi risultanti in modo specifico da una particolare combinazione. The different characteristics in the individual configurations can be combined with each other as desired according to the preceding description, should one take advantage of the advantages resulting specifically from a particular combination.

In tali disegni, In such drawings,

− la figura 1 illustra schematicamente una lavatrice secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; Figure 1 schematically illustrates a washing machine according to an embodiment of the present invention;

− la figura 2a illustra una vista in sezione della pompa della lavatrice di figura 1 lungo un piano meridiano che comprende l’asse di rotazione della girante della pompa; - figure 2a illustrates a sectional view of the washing machine pump in figure 1 along a meridian plane which includes the rotation axis of the pump impeller;

− la figura 2b illustra una vista in sezione della pompa della lavatrice di figura 1 lungo un piano circonferenziale ortogonale all’asse di rotazione della girante della pompa; - figure 2b illustrates a sectional view of the washing machine pump in figure 1 along a circumferential plane orthogonal to the rotation axis of the pump impeller;

− la figura 3 illustra la variazione della derivata del momento della quantità di moto per unità di massa, generato dalla girante della pompa di figura 1, del liquido in funzione dell’ascissa curvilinea (espressa in metri). - Figure 3 illustrates the variation of the derivative of the momentum of the momentum per unit of mass, generated by the impeller of the pump in Figure 1, of the liquid as a function of the curvilinear abscissa (expressed in meters).

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri o simboli di riferimento identici per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti possono non essere ripetuti in tutte le figure. In the following description, for the illustration of the figures, identical reference numbers or symbols are used to indicate construction elements with the same function. Furthermore, for clarity of illustration, some references may not be repeated in all figures.

Mentre l’invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi è alcuna intenzione di limitare l’invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l’invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni. While the invention is susceptible to various modifications and alternative constructions, some preferred embodiments are shown in the drawings and will be described below in detail. It must be understood, however, that there is no intention of limiting the invention to the specific embodiment illustrated, but, on the contrary, the invention is intended to cover all modifications, alternative constructions, and equivalents that fall within the scope of the invention as defined in the claims.

L’uso di “ad esempio”, “ecc.”, “oppure” indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L’uso di “comprende” e “include” significa “comprende o include, ma non limitato a” a meno che non altrimenti indicato. The use of "for example", "etc.", "or" indicates non-exclusive alternatives without limitation unless otherwise indicated. The use of "includes" and "includes" means "includes or includes, but not limited to" unless otherwise indicated.

Indicazioni quali "verticale" e "orizzontale", “superiore” e “inferiore” (in assenza di altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio (o operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente, dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente parallela a quella del vettore forza di gravità "g" e orizzontale una direzione a essa perpendicolare. Indications such as "vertical" and "horizontal", "upper" and "lower" (in the absence of other indications) must be read with reference to the assembly (or operating) conditions and referring to the normal terminology used in current language, where "vertical "indicates a direction substantially parallel to that of the force vector of gravity" g "and a horizontal direction perpendicular to it.

Con riferimento alla figura 1, è illustrata schematicamente una prima forma di realizzazione preferita di una macchina di lavaggio 1 secondo la presente invenzione. With reference to Figure 1, a first preferred embodiment of a washing machine 1 according to the present invention is schematically illustrated.

Nell’esempio di figura 1 la macchina di lavaggio è una lavatrice 1 comprendente un corpo di alloggiamento 10 al cui interno è disposta una vasca di lavaggio 11 in grado di contenere un liquido di lavaggio, tipicamente acqua e agenti di lavaggio quali detersivi, ammorbidenti, candeggina etc. In the example of Figure 1 the washing machine is a washing machine 1 comprising a housing body 10 inside which a washing tank 11 is arranged which is capable of containing a washing liquid, typically water and washing agents such as detergents, softeners, bleach etc.

In modo di per sé noto, all’interno della vasca di lavaggio 11 è disposto un cestello forato 12 in cui vengono riposti i vestiti da lavare. In a per se known way, inside the washing tank 11 there is a perforated basket 12 in which the clothes to be washed are stored.

Nell’esempio di figura 1 la lavatrice 1 comprende un cassetto estraibile 13 in collegamento di liquido con un condotto di carico della lavatrice – non illustrato - e con la vasca 11. L’utente può dunque caricare gli agenti di lavaggio nel cassetto estraibile 13 ed avviare un ciclo di lavaggio mediante un pannello di controllo 14. Nell’esempio di figura 1 il pannello di controllo 14 comprende un display 140, una manopola di selezione programmi 141 ed un pulsante di avvio 142, tuttavia altre interfacce di comando e pannelli di controllo possono essere previste su differenti macchine di lavaggio. In the example of figure 1 the washing machine 1 comprises a removable drawer 13 in liquid connection with a loading duct of the washing machine - not shown - and with the tank 11. The user can therefore load the washing agents into the removable drawer 13 and start a washing cycle by means of a control panel 14. In the example of figure 1 the control panel 14 comprises a display 140, a program selection knob 141 and a start button 142, however other command interfaces and control panels they can be provided on different washing machines.

Una volta caricati i vestiti nel cestello 12 e gli agenti di lavaggio nel cassetto estraibile 13, l’utente avvia il ciclo di lavaggio attraverso il pannello di controllo 14. La lavatrice esegue il ciclo di lavaggio facendo ruotare il cestello 12 mediante un motore, non mostrato in figura, in modo tale da far rotolare i vestiti all’interno del liquido di lavaggio. Once the clothes have been loaded into the drum 12 and the washing agents into the removable drawer 13, the user starts the wash cycle through the control panel 14. The washing machine carries out the wash cycle by rotating the drum 12 by means of a motor, not shown in the figure, in such a way as to roll the clothes inside the washing liquid.

Al termine del ciclo di lavaggio, il liquido di lavaggio viene scaricato mediante una pompa 15 che presenta un condotto di aspirazione 151 in comunicazione di fluido con la vasca di lavaggio, ed un’uscita 152 in comunicazione di fluido con un condotto di scarico 16 della lavatrice. At the end of the washing cycle, the washing liquid is discharged by means of a pump 15 which has a suction duct 151 in fluid communication with the washing tank, and an outlet 152 in fluid communication with a discharge duct 16 of the washing machine.

All’interno del condotto di scarico 16 della lavatrice è disposto un dispositivo di filtraggio, ad esempio un filtro a maglia millimetrica. Alternativamente, il dispositivo di filtraggio può essere montato direttamente sull’uscita della pompa 15, o inserito in un condotto di scarico della pompa o, ancora, essere disposto in posizione esterna rispetto alla macchina di lavaggio. Ai fini della presente invenzione, il dispositivo di filtraggio 17 è dunque posto a valle della pompa 15 e disposto in modo tale da filtrare un liquido in uscita dalla pompa stessa. A filtering device, for example a millimeter mesh filter, is arranged inside the exhaust duct 16 of the washing machine. Alternatively, the filtering device can be mounted directly on the outlet of the pump 15, or inserted in a pump discharge duct or, again, be arranged in an external position with respect to the washing machine. For the purposes of the present invention, the filtering device 17 is therefore placed downstream of the pump 15 and arranged in such a way as to filter a liquid leaving the pump itself.

La pompa 15, illustrata in due sezioni nelle figure 2a e 2b, è di tipo centrifugo e comprende una cassa 153, in gergo detta anche voluta, al cui interno è disposta una girante 154 provvista di una pluralità di pale 155. The pump 15, illustrated in two sections in Figures 2a and 2b, is of the centrifugal type and comprises a casing 153, also called volute in jargon, inside which an impeller 154 is arranged, provided with a plurality of blades 155.

La voluta 153 prevede all’interno un alloggiamento cavo 156 in cui viene ad essere inserita la girante. La voluta ha, inoltre, una forma a spirale che le consente di raccogliere il liquido di lavaggio in uscita dalla girante per convogliarla verso un condotto di scarico 152 che si diparte tangenzialmente, collegando così lo scarico della girante con lo scarico 16 della macchina di lavaggio. The volute 153 provides inside a hollow housing 156 into which the impeller is inserted. The volute also has a spiral shape which allows it to collect the washing liquid coming out of the impeller to convey it towards a discharge duct 152 which branches off tangentially, thus connecting the discharge of the impeller with the discharge 16 of the washing machine. .

Il condotto di aspirazione 151 è in collegamento di fluido con l’alloggiamento cavo 156 in cui è inserita la girante 154 che risulta quindi in collegamento di fluido con la vasca. The suction duct 151 is in fluid connection with the hollow housing 156 in which the impeller 154 is inserted which therefore results in fluid connection with the tank.

La girante 154 è montata su un albero 157 azionato da un motore elettrico (non mostrato in figura), il quale è atto a mettere in rotazione la girante attorno ad un asse di rotazione che coincide con l’asse X della voluta. The impeller 154 is mounted on a shaft 157 driven by an electric motor (not shown in the figure), which is able to rotate the impeller around an axis of rotation that coincides with the X axis of the volute.

Ognuna delle pale 155 presenta un bordo d’uscita 1550 in posizione distale rispetto al mozzo 1540 della girante 154, ed un bordo d’attacco 1560. Il liquido di lavaggio fluisce nello spazio tra le pale della girante in uno spazio che, nel piano meridiano che contiene l’asse di rotazione, viene detto canale meridiano. Each of the blades 155 has a trailing edge 1550 distal to the hub 1540 of the impeller 154, and a leading edge 1560. The washing liquid flows into the space between the impeller blades in a space which, in the meridian plane which contains the axis of rotation, is called the meridian canal.

Ciascuna pala, poi, presenta, in un piano Γ ortogonale all’asse di rotazione X – visibile in figura 2b -, un profilo curvo. In tale piano ciascuna pala presenta un angolo di attacco ß1c ed un angolo d’uscita ß2c. Each blade, then, presents, in a plane Γ orthogonal to the axis of rotation X - visible in figure 2b -, a curved profile. In this plane each blade has an angle of attack ß1c and an exit angle ß2c.

La pompa 15 è progettata per creare flussi secondari tra gli spazi presenti tra le pale della girante e all’interno della spirale della voluta che siano grado addensare le microparticelle plastiche presenti all’interno del liquido di lavaggio (es. provenienti dai vestiti o dagli agenti di lavaggio), in agglomerati plastici di dimensioni millimetriche. The pump 15 is designed to create secondary flows between the spaces present between the impeller blades and inside the spiral of the volute that are able to thicken the plastic microparticles present inside the washing liquid (e.g. coming from clothes or agents washing), in plastic agglomerates of millimeter dimensions.

Il metodo di progettazione prevede innanzi tutto di definire le dimensioni della girante secondo procedure standard di progettazione: noti la portata ed i consumi desiderati, utilizzando la ben nota teoria della similitudine si definiscono le dimensioni principali (diametro ed altezza) della girante ed il numero di pale della girante. The design method provides first of all to define the dimensions of the impeller according to standard design procedures: note the desired flow rate and consumption, using the well-known theory of similarity, the main dimensions (diameter and height) of the impeller and the number of impeller blades.

Definite le dimensioni principali della girante, la forma del canale meridiano 1560 e la posizione del bordo d’attacco 1551 della pala 155 nel canale meridiano, si procede a definire il profilo della pala in un piano ortogonale all’asse di rotazione. Having defined the main dimensions of the impeller, the shape of the meridian channel 1560 and the position of the leading edge 1551 of the blade 155 in the meridian channel, we proceed to define the blade profile in a plane orthogonal to the rotation axis.

Al fine di ottenere i necessari flussi secondari, il profilo della pala viene progettato in modo tale il liquido presente nel canale meridiano presenti una velocità assoluta C tale da soddisfare le equazioni riportate qui di seguito. Più precisamente, il vettore di velocità assoluta di liquido C comprende una componente Ct diretta lungo un’ascissa curvilinea ed appartenente al piano meridiano ed una componente Cu ortogonale alla componente Ct e appartenente al piano tangente all’ascissa curvilinea, che soddisfano le equazioni riportate qui di seguito. In order to obtain the necessary secondary flows, the blade profile is designed in such a way that the liquid present in the meridian channel has an absolute velocity C such as to satisfy the equations shown below. More precisely, the vector of absolute velocity of liquid C comprises a component Ct directed along a curvilinear abscissa and belonging to the meridian plane and a component Cu orthogonal to the component Ct and belonging to the tangent plane to the curvilinear abscissa, which satisfy the equations reported here right away.

Dove Where is it

• r=f(t) è la distanza radiale, dall’asse di rotazione X della girante, dell’ascissa curvilinea t della sezione palare da progettare (ad es. sezione media, corona o mozzo). • r = f (t) is the radial distance, from the rotational axis X of the impeller, of the curvilinear abscissa t of the blade section to be designed (eg. Average section, crown or hub).

• Q è la portata del flusso attesa da progetto. • Q is the flow rate expected by the project.

• ηv è il rendimento volumetrico, stimato (in fase iniziale) in base alla teoria della similitudine • ηv is the volumetric efficiency, estimated (in the initial phase) on the basis of the similarity theory

• S(r) è la sezione di passaggio del liquido nel canale meridiano • S (r) is the section where the liquid passes through the meridian canal

In particolare, la sezione di passaggio S(r) viene calcolata come segue : In particular, the passage section S (r) is calculated as follows:

dove where is it

• s è la larghezza del canale meridiano, ortogonale alla linea di flusso, nel punto del profilo palare in cui l’ascissa curvilinea dista r dall’asse di rotazione. • s is the width of the meridian canal, orthogonal to the flow line, at the point of the palar profile where the curvilinear abscissa is r from the rotation axis.

• ε è il coefficiente di ostruzione della palettatura. • ε is the clogging coefficient of the blading.

Mentre la componente Cu deve essere tale che la derivata del momento della quantità di moto per unità di massa del liquido lungo l’ascissa curvilinea (ossia While the Cu component must be such that the derivative of the momentum of the momentum per unit of mass of the liquid along the curvilinear abscissa (i.e.

presenti un profilo come quello di figura 3, essenzialmente essentially presents a profile like that of figure 3

comprendente tre tratti, a due a due raccordati rispettivamente nei punti A e B. comprising three sections, two by two connected respectively at points A and B.

Tale andamento, se integrato rispetto all’ascissa curvilinea t, è rappresentato dal This trend, if integrated with respect to the curvilinear abscissa t, is represented by

seguente sistema di equazioni following system of equations

sotto i seguenti vincoli under the following constraints

dove: where is it:

• è l’ascissa curvilinea della linea di flusso del canale meridiano in • is the curvilinear abscissa of the meridian canal flow line in

corrispondenza della sezione palare nel piano meridiano da progettare (ad es. sezione media, corona o mozzo) con origine in corrispondenza del bordo di ingresso della pala e termine in corrispondenza del bordo di uscita della pala, coincidente con la dimensione radiale esterna della girante. correspondence of the vane section in the meridian plane to be designed (e.g. middle section, crown or hub) with origin at the leading edge of the vane and end in correspondence with the trailing edge of the vane, coinciding with the external radial dimension of the impeller.

• r=f(t) è la distanza radiale, dall’asse di rotazione X della girante, dell’ascissa curvilinea t della sezione palare da progettare (ad es. sezione media, corona o mozzo); • r = f (t) is the radial distance, from the axis of rotation X of the impeller, of the curvilinear abscissa t of the blade section to be designed (eg. Average section, crown or hub);

• a, b, c, d, e, f, g, j, k, p, q sono parametri costanti da definire del sistema di equazione; • a, b, c, d, e, f, g, j, k, p, q are constant parameters of the system of equation to be defined;

• r1 è la distanza radiale cui si trova il punto di ascissa curvilinea t1=0. • Cu1 è il valore della componente Cu nel punto di ascissa curvilinea t1=0. • Ct1 è la componente di velocità Ct nel punto di ascissa curvilinea t1. • r1 is the radial distance of the curvilinear abscissa point t1 = 0. • Cu1 is the value of the Cu component at the point of curvilinear abscissa t1 = 0. • Ct1 is the velocity component Ct at the point of curvilinear abscissa t1.

• U1=ωr1 è la velocità periferica della girante nel punto di distanza r1, con ω velocità angolare cui lavora la girante a regime di progetto. • U1 = ωr1 is the peripheral speed of the impeller at the distance point r1, with ω angular velocity at which the impeller works at design speed.

• è la cotangente dell’angolo di attacco 0 della velocità relativa W • is the cotangent of the angle of attack 0 of the relative speed W

misurata in un sistema di riferimento solidale con la girante, nel punto di ascissa curvilinea t1. In prima approssimazione measured in a reference system integral with the impeller, at the point of curvilinear abscissa t1. As a first approximation

• r2 è la distanza radiale cui si trova il punto di ascissa curvilinea t2=L. • Cu2 è il valore della componente Cu nel punto di ascissa curvilinea t2=L. • Ct2 è la componente di velocità Ct nel punto di ascissa curvilinea t2. • r2 is the radial distance of the curvilinear abscissa point t2 = L. • Cu2 is the value of the Cu component at the point of the curvilinear abscissa t2 = L. • Ct2 is the velocity component Ct at the curvilinear abscissa point t2.

• è la velocità periferica della girante nel punto di distanza r2. • is the peripheral speed of the impeller at the distance point r2.

• è la cotangente dell’angolo d’uscita della velocità relativa W • is the cotangent of the exit angle of the relative speed W

misurata nel sistema di riferimento solidale con la girante, nel punto di ascissa curvilinea t2. In prima approssimazione measured in the reference system integral with the impeller, at the curvilinear abscissa point t2. As a first approximation

• è la derivata del momento della quantità di moto del liquido per • is the derivative of the momentum of the liquid momentum for

unità di massa calcolata nel punto di ascissa curvilinea t1=0. unit of mass calculated at the point of curvilinear abscissa t1 = 0.

• è la derivata del momento della quantità di moto del liquido per unità di massa calcolata nel punto di ascissa curvilinea t2=L. • is the derivative of the moment of the liquid momentum per unit of mass calculated at the point of curvilinear abscissa t2 = L.

• L è la lunghezza della linea di flusso curvilinea lungo la sezione palare • rA è la distanza radiale cui si trova un punto A di ascissa curvilinea tA. • CuA è il valore della componente Cu nel punto A di ascissa curvilinea tA. • rB è la distanza radiale cui si trova un punto B di ascissa curvilinea tB. • CuB è il valore della componente Cu nel punto B di ascissa curvilinea tB. • AA è una costante compresa tra 0,1 e 0,6 e più preferibilmente, tra 0,15 e • L is the length of the curvilinear flow line along the palar section • rA is the radial distance at which a point A of the curvilinear abscissa tA is found. • CuA is the value of the Cu component at the point A of the curvilinear abscissa tA. • rB is the radial distance to which a point B of curvilinear abscissa tB is found. • CuB is the value of the Cu component at the point B of the curvilinear abscissa tB. • AA is a constant between 0.1 and 0.6 and more preferably, between 0.15 and

0,4. 0.4.

• BB è una costante compresa tra 0,4 e 0,95 e più preferibilmente, tra 0,5 e • BB is a constant between 0.4 and 0.95 and more preferably, between 0.5 and

0,8. 0.8.

• La somma di AA e BB è strettamente inferiore ad 1 in quanto i punti A e B non devono sovrapporsi o invertirsi rispetto a quanto illustrato in figura 3; • The sum of AA and BB is strictly less than 1 as points A and B must not overlap or invert with respect to what is illustrated in figure 3;

• m è una costante compresa tra -100 e 100. Preferibilmente, m è compresa tra -80 e 80. • m is a constant between -100 and 100. Preferably, m is between -80 and 80.

Al fine di ottenere le velocità di flusso sopra indicate, il profilo palare nel punto di distanza r presenta dunque una curvatura tale che la tangente al profilo palare nella sezione da progettare formi con la tangente alla circonferenza di raggio r un angolo ßc pari all’angolo sotteso dai vettori di velocità U e W, dove In order to obtain the flow velocities indicated above, the blade profile at the distance point r therefore has a curvature such that the tangent to the blade profile in the section to be designed forms with the tangent to the circumference of radius r an angle ßc equal to the angle subtended by the velocity vectors U and W, where

U=ωr è la velocità periferica della girante nel punto di distanza r, con ω velocità angolare cui lavora la girante a regime di progetto, U = ωr is the peripheral speed of the impeller at the distance point r, with ω angular velocity at which the impeller works at design speed,

W è la velocità relativa – ovvero percepita da un osservatore solidale alla girante - del liquido nel punto di distanza r, W is the relative speed - that is, perceived by an observer integral with the impeller - of the liquid at the point of distance r,

e dove il vettore di velocità assoluta C è pari alla somma vettoriale: and where the absolute velocity vector C is equal to the vector sum:

Dalla descrizione qui sopra è chiaro come la macchina di lavaggio raggiunga gli scopi proposti mediante l’uso di una pompa con girante il cui profilo palare è in grado di generare flussi secondari atti ad addensare microplastiche in agglomerati millimetrici. From the description above it is clear how the washing machine achieves the proposed purposes through the use of a pump with an impeller whose blade profile is capable of generating secondary flows designed to thicken microplastics into millimeter agglomerates.

È altresì chiaro che molte varianti possono essere apportate alla macchina di lavaggio descritta, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione quale risulta dalle rivendicazioni allegate. It is also clear that many variations can be made to the washing machine described, without thereby departing from the scope of protection as it results from the attached claims.

Ad esempio, la macchina di lavaggio potrebbe essere una lavasciuga o una lavastoviglie, e dunque essere priva di quegli elementi (ad es. cestello e cassetto estraibile), tipici della lavatrice, descritti sopra con riferimento all’esempio di riferimento di figura 1. For example, the washing machine could be a washer-dryer or a dishwasher, and therefore be devoid of those elements (e.g. basket and removable drawer), typical of the washing machine, described above with reference to the reference example in Figure 1.

Ancora, è anche chiaro che la pompa 15 sopra descritta può trovare applicazione in apparati ed impianti idraulici in cui sia necessario filtrare dei liquidi contenenti impurità di dimensioni micrometriche, in particolare microplastiche. Ad esempio, il sistema di filtraggio (pompa 15 più filtro 17) sopra descritto potrebbe essere utilizzata negli stadi finali di depurazione degli impianti per il trattamento delle acque reflue, le quali contengono ancora una percentuale di microplastiche. Ancora, un tale sistema di filtraggio potrebbe essere collegato o integrato allo scarico di un lavandino o ad un tritarifiuti del tipo che viene collegato ad un lavandino. Furthermore, it is also clear that the pump 15 described above can find application in hydraulic apparatuses and systems in which it is necessary to filter liquids containing impurities of micrometric dimensions, in particular microplastics. For example, the filtering system (pump 15 plus filter 17) described above could be used in the final purification stages of wastewater treatment plants, which still contain a percentage of microplastics. Furthermore, such a filtering system could be connected or integrated to the drain of a sink or to a garbage disposal of the type that is connected to a sink.

Infine, è chiaro come l’invenzione sia in generale diretta ad un metodo per filtrare impurità di dimensione micrometrica presenti in un liquido. Tale metodo comprendente i passi di Finally, it is clear that the invention is generally directed to a method for filtering micrometric impurities present in a liquid. This method comprising the steps of

aspirare il liquido mediante una pompa centrifuga, in modo tale da creare un flusso primario del liquido che attraversa la pompa centrifuga da un condotto di aspirazione della pompa ad un condotto di uscita della pompa, suck the liquid by means of a centrifugal pump, in such a way as to create a primary flow of the liquid that passes through the centrifugal pump from a suction pipe of the pump to an outlet pipe of the pump,

creare all’interno della pompa centrifuga flussi secondari del liquido tali da aggregare le impurità di dimensione micrometrica in agglomerati che presentano almeno una dimensione uguale o maggiore ad un millimetro, create secondary liquid flows inside the centrifugal pump such as to aggregate micrometric impurities into agglomerates that have at least a size equal to or greater than one millimeter,

filtrare il liquido in uscita dalla pompa centrifuga mediante un dispositivo di filtraggio atto a trattenere impurità che presentano almeno una dimensione maggiore o uguale ad un millimetro e a permettere il passaggio di particelle di dimensione inferiore al millimetro. filtering the liquid leaving the centrifugal pump by means of a filtering device capable of retaining impurities having at least a size greater than or equal to one millimeter and allowing the passage of particles smaller than one millimeter.

Claims

CLAIMS 1. Centrifugal pump (15), comprising a spiral hollow housing (153) equipped with a suction duct (151) for the entry of a liquid and a discharge duct (152) that branches off tangentially to the spiral, an impeller (154) arranged in the hollow housing (153) and provided with a plurality of blades (155), an actuation member adapted to rotate the impeller (154) around an axis of rotation (X) with a predetermined angular speed ω, characterized in that said blades are shaped in such a way as to generate secondary liquid flows inside the hollow housing such that micrometric particles present in the liquid entering the suction duct are grouped into agglomerates having at least one millimeter dimension when the liquid reaches the exhaust duct.

2. Centrifugal pump (15) according to claim 1, in which said blades have, in a plane (Γ) orthogonal to the rotation axis (X), a curved blade profile which presents, at a point P located at a radial distance r from the rotation axis, a curvature such that the tangent to the palar profile in P form with the circumference of radius r an angle an angle ßc equal to the angle subtended by the velocity vectors U and W, where U = ωr is the tangential speed of the impeller at point P, W is the relative speed of the liquid at point P measured by an observer integral to the impeller, and is equal to the vector difference between the absolute velocity vector of liquid C and the tangential velocity vector of the impeller U, where the absolute velocity vector of liquid C includes a component Ct directed along a curvilinear abscissa and belonging to the meridian plane and a component Cu orthogonal to the component Ct and belonging to the plane tangent to the curvilinear abscissa, in which the Ct component is equal to the ratio between the pump flow rate and the passage section in a meridian channel and in which the distribution of the Cu component along the palar profile is determined by the following system of equations

under the following constraints

where is it: • t∈ 50, 27 is the curvilinear abscissa of the meridian canal flow line at the palar section in the meridian plane. • r = f (t) is the radial distance, from the rotational axis X of the impeller, of the curvilinear abscissa t of the blade section; • a, b, c, d, e, f, g, j, k, p, q are constant parameters of the system of equation to be defined; • r1 is the radial distance of the curvilinear abscissa point t1 = 0. • Cu1 is the value of the Cu component at the point of curvilinear abscissa t1 = 0. • Ct1 is the velocity component Ct at the point of curvilinear abscissa t1. • U1 = ωr1 is the peripheral speed of the impeller at the distance point r1, with ω angular velocity at which the impeller works at design speed. • is the cotangent of the angle of attack &) 'of the speed in the system relative reference in the point of curvilinear abscissa t1 • r2 is the radial distance of the curvilinear abscissa point t2 = L. • Cu2 is the value of the Cu component at the point of the curvilinear abscissa t2 = L. • Ct2 is the velocity component Ct at the curvilinear abscissa point t2. • U2 = ωr2 is the peripheral speed of the impeller at the distance point r2. • is the cotangent of the exit angle & � of the relative speed W in point of curvilinear abscissa t2 • is the derivative of the momentum of the liquid momentum for unit of mass calculated at the point of curvilinear abscissa t1 = 0. • is the derivative of the momentum of the liquid momentum per unit of mass calculated at the point of curvilinear abscissa t2 = L. • L is the length of the curvilinear flow line along the palar section • rA is the radial distance at which a point A of the curvilinear abscissa tA is found. • CuA is the value of the Cu component at the point A of the curvilinear abscissa tA. • rB is the radial distance to which a point B of curvilinear abscissa tB is found. • CuB is the value of the Cu component at the point B of the curvilinear abscissa tB. • AA is a constant between 0.1 and 0.6; • BB is a constant between 0.4 and 0.95; • The sum of AA and BB is strictly less than 1; • m is a constant between -100 and 100.

3. Pump according to claim 2, wherein the constant AA is comprised between 0.15 and 0.4.

4. Pump according to claim 2 or 3, wherein the constant BB is between 0.5 and 0.8.

5. Pump according to claim 2 or 3 or 4, wherein the constant m is comprised between -80 and 80.

6. Liquid filtering system, comprising a pump according to any one of claims 1 to 5, and a filtering device (17) adapted to filter particles having a size equal to or greater than a millimeter and to allow the passage of particles smaller than a millimeter .

The filtering system according to claim 6, wherein the filtering device is a mesh filter with meshes having sides having dimensions equal to or greater than one millimeter.

8. Apparatus comprising a tank adapted to contain a liquid with micrometric impurities, and a filtering system according to claim 6 or 7, in which the suction duct (151) of the pump (15) is in fluid communication with the basin.

9. Apparatus according to claim 8, wherein the apparatus is a washing machine, in particular a washing machine or a washer-dryer or a dishwasher.

10. Apparatus according to claim 8, wherein the apparatus is a sink.

11. A method for filtering micrometer-sized impurities present in a liquid, comprising the steps of suck the liquid by means of a centrifugal pump, in such a way as to create a primary flow of the liquid that passes through the centrifugal pump from a suction pipe of the pump to an outlet pipe of the pump, filter the liquid leaving the centrifugal pump outlet duct, characterized by the fact of create secondary liquid flows inside the centrifugal pump such as to aggregate micrometric impurities into agglomerates that have at least a size equal to or greater than one millimeter, filtering the liquid leaving the centrifugal pump by means of a filtering device capable of retaining impurities having at least a size greater than or equal to one millimeter and allowing the passage of particles smaller than one millimeter.